煉油廠循環(huán)水腐蝕控制與設備防護對策研究

梁小偉

摘 要：如果循環(huán)水腐蝕速率控制不好，由于系統(tǒng)腐蝕造成設備或管道的泄漏， 將直接會導致煉油廠全部停工，嚴重影響煉油廠的生產(chǎn)安全及經(jīng)濟效益。

關鍵詞：金屬腐蝕；腐蝕速率；黏附速率

1 概述

中石油寧夏石化公司通過煉油裝置改擴建工程，原油加工能力從150萬噸/年上升至500萬噸/年，催化裂化加工能力從60萬/年提高到260萬噸/年。隨著煉油裝置加工量的提高，煉油廠循環(huán)水的使用量也從6000m3/h提高到16000m3/h。眾所周知，采用循環(huán)冷卻水是工業(yè)節(jié)約水資源的重要途徑，高濃縮倍數(shù)運行的循環(huán)水，不但滿足生產(chǎn)要求節(jié)約用水，而且還可以減少對環(huán)境的污染，對循環(huán)水腐蝕速率的控制好與壞，將直接影響循環(huán)水中換熱器設備、循環(huán)水管線、涼水塔等的使用壽命，研究循環(huán)水腐蝕設備機理，研究如何控制好腐蝕速率，如何選擇防腐材料、防腐隔離層，延長設備的使用壽命，對搞好煉廠循環(huán)水設備的腐蝕與防護工作具有很重要的意義。

2 煉油廠循環(huán)水腐蝕機理

循環(huán)水系統(tǒng)是煉油廠的重要系統(tǒng)之一，對循環(huán)水腐蝕速率控制不好，由于系統(tǒng)腐蝕造成設備或管道的泄漏，將直接會導致煉油廠全部停工，嚴重影響煉油廠的生產(chǎn)安全及經(jīng)濟效益。

循環(huán)水對設備的腐蝕主要是指鋼鐵材料與水的金屬腐蝕，金屬腐蝕是一個電化學過程。

水是極性分子，溶解能力很強。水中的陽離子有K+、、 Na+、Mg2+、Ca2+等，陰離子有Cl--、SO42--、HCO3--、CO32--等，水中的溶解氣體有O2、CO2等，同時還含有有機微生物、有機油脂、懸浮顆粒泥沙膠體等。

由于種種原因，鋼鐵的金屬表面并不是均勻的，當它與水接觸時，會形成許多微小的腐蝕電池（微電池）。其中活潑的部位則成為陽極，腐蝕學上把它稱為陽極區(qū)；其中不活波的部位則成為陰極，腐蝕學上把它稱為陰極區(qū)；

陽極反應：Fe→Fe2++2e 陰極反應：1/2O2+H2O+2e→2OH-

沉淀反應：Fe2++2OH-→Fe（OH）2 總反應：Fe+1/2O2+H2O→Fe（OH）2

水中的陽離子還會與OH-離子產(chǎn)生其它的副反應：

Ca2++2OH-→Ca（OH）2

Ca（OH）2+Ca（HCO3）2→2CaCO3+2H2O

Ca（OH）2+Mg（HCO3）→CaCO3↓+MgCO3+2H2O

Mg2++2OH-→Mg（OH）2

MgCO3+Ca（OH）2→CaCO3+Mg（OH）2

煉油廠循環(huán)水中金屬腐蝕加入各試劑的目的：

使用緩蝕劑的目的是對金屬進行鈍化，在金屬表面形成耐腐蝕層，隔斷與水的接觸，從而達到減緩水對金屬腐蝕的目的。

水垢是水中的溶解鹽類結晶析出沉積在金屬表面的物質，隨著循環(huán)水溫度升高和PH值升高，將導致鹽類溶解度下降，水垢成垢量增加。水垢增加將阻礙熱交換器的熱傳導效率，降低水流量，嚴重時將堵塞管路或換熱器，不但增加垢下腐蝕，而且增加能耗和維修費用，因此必須在水中加入阻垢劑。

污泥和生物粘泥是水中的懸浮物塵粒，由微生物殘骸、油等沉積而成，容易為結垢提供晶核堵塞管路或為由微生物成長提供條件?？捎眉尤敕稚⑴詾V或在線過濾等方法減少污泥和生物粘泥。

循環(huán)水中微生物主要有細菌、真菌、藻類。循環(huán)水中細菌主要有異養(yǎng)菌、自養(yǎng)菌、霉菌、酵母菌等。即以有機物為食物來源的細菌都稱為異養(yǎng)菌，自養(yǎng)菌是以二氧化碳，碳酸鹽作為食物來源的細菌。霉菌、酵母菌是不能進行光合作用的真核生物。真菌對金屬并沒有直接的腐蝕性，但它產(chǎn)生的粘狀沉積物會在金屬表面建立差異腐蝕電池而引起金屬的腐蝕，并且粘狀沉積物覆蓋在金屬表面，加快金屬的點腐蝕而形成銹垢。死亡的藻類會變成循環(huán)水系統(tǒng)中懸浮物和沉積物。在換熱器中，惡性循環(huán)，為細菌和霉菌提供食物。在新鮮水中，一般來說細菌和藻類都較少，但在循環(huán)冷卻水中，由于養(yǎng)分的濃縮，水溫的升高和陽光的照射，給細菌和藻類創(chuàng)造了迅速繁殖的條件。藻類形成的團塊容易堵塞換熱器中的管路，降低循環(huán)水的流量，從而降低換熱器的換熱效果。因此，必須要控制微生物生長，破壞微生物的生存環(huán)境，合理使用氧化性殺菌劑和非氧化性殺菌劑。

3 煉油廠循環(huán)水腐蝕速率的控制

循環(huán)冷卻水中影響管內(nèi)壁面腐蝕的因素主要有水流的流速、溶解氧、二氧化碳、氯離子、硫酸根離子、硬度、電導率、pH值、溫度等。影響管外壁面腐蝕的因素有濕度、pH值和導電性能。通過對煉油廠一循循環(huán)水系統(tǒng)進行長期調研和摸索，研究確定出煉油廠循環(huán)水系統(tǒng)的三個主要腐蝕影響因素是氯離子、PH值和鈣離子， 它們的波動范圍分別是：氯離子為500mg/L以下、PH值為7.5～8.5、鈣離子為200ppm以下。

4 煉油廠循環(huán)水設備防護

①剛建好的煉油新系統(tǒng)由于沒有經(jīng)過運行，設備內(nèi)部一般比較干凈，因此必須對循環(huán)水系統(tǒng)進行預膜處理，通過掛片實驗表明，未預膜的試片的腐蝕速度至少是預膜試片的2～5倍，在金屬表面形成一層完整而耐蝕的保護膜，是循環(huán)水系統(tǒng)正常運行的一個重要步驟。

②定期根據(jù)實際情況對在線 冷卻循環(huán)水系統(tǒng)進行化學清洗，殺菌滅藻、粘泥剝離，酸洗除垢、中和排污，重新預膜，直到轉入正常的循環(huán)水處理。

③換熱器是煉油裝置與循環(huán)水有關的關鍵設備之一，合理選用換熱設備管束材料和厚度，將會減少腐蝕，延長換熱設備使用壽命。

④對換熱器管束內(nèi)壁刷涂料進行防腐。如涂料成份為環(huán)氧與氨基樹脂的合成物，該材料屬熱固化型由高分子組成。在耐弱酸強堿及水中氧化劑腐蝕特別好。防腐后的管束可以在殼程入口溫度小于160℃使用，基本解決了管束內(nèi)壁金屬表面腐蝕問題。

⑤由于水相換熱器中腐蝕介質中多為堿性介質，將化學鍍鎳技術應用于換熱器管束，由于化學鍍鎳的優(yōu)異耐堿腐蝕性，不但使使用壽命顯著提高，而且還能抗水中硫介質延緩冷卻水的結垢速度。

⑥在檢修換熱器管束時，用高壓水射流技術對管束內(nèi)壁進行清洗銹垢層，該技術清洗能力強，屬于機械清洗方法之一。

⑦如煉油廠二循的風機葉扇原先采用普通碳鋼和防腐漆，因循環(huán)水藥劑中含有酸性和堿性等氣體，且使用環(huán)境濕度太高，使用壽命僅有4個月左右（發(fā)生脫漆和氧化腐蝕斷裂）。改為橡膠或玻璃鋼襯層防腐后，使用壽命延至兩年左右，保證了安全生產(chǎn)，又節(jié)約了資金。

⑧寧夏石化煉油廠地下循環(huán)水管線，因為循環(huán)水水壓較高，非金屬管強度不夠，一般是采用碳鋼管外加氧化煤瀝青作為防腐隔離層。

5 結束語

“他山之石，可以攻玉”。根據(jù)各個煉油廠循環(huán)水設備的腐蝕及結垢情況不同，應該采用“因地制宜、區(qū)別情況、對癥下藥”的治病方法。但是煉油廠循環(huán)水設備的腐蝕機理和處理方法都大同小異。具體采用什么方法，這就需要我們在實際工作中不斷地去研究、試驗，不斷地總結經(jīng)驗，把循環(huán)水設備的腐蝕損失降低到最低程度。

參考文獻

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